一种制备多晶硅太阳能电池发射极的扩散方法技术

本发明专利技术公开了一种制备多晶硅太阳能电池发射极的扩散方法。主要采用液态POCl3磷源，使用高浓度掺杂扩散工艺，通过改善发射极磷分布曲线，达到提高硅电池性能的目的。其采用了多次通源扩散的方法：对硅片进行预氧化后，先在较低温度下，对硅片进行第一次有源扩散；然后升到较高的温度进行第二次有源扩散；或升高到更高的温度进行第三次有源扩散。此种方法相比一次有源扩散可以在不增加成本的情况下获得的效率提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多晶硅太阳能电池
，特别是涉及一种多晶硅太阳能电池发射 极的制备方法。
技术介绍
晶体硅电池利用P-N结的光生伏特效应实现光一电转换。由于其使用寿命长，具 有低碳和绿色环保等优点，将成为将来代表性新能源。目前商业化的晶体硅电池主要工艺 流程为硅片表面清洗和损伤层去除，表面减反射绒面的形成一利用扩散的方法形成P-N 结一边结和PSG的去除一表面减反射膜的沉积和钝化作用一背电极、铝背场和正面电极的 印刷一利用烧结使得电极和硅片之间形成良好的欧姆接触一测试分检。这种常规电池由于 其工艺简单和便于大规模生产，从而具有较低的成本，成为现在主流的商业化电池。P-N结被认为是太阳能电池的“心脏”。P-N结形成质量对硅电池性能有重要影响。 现在一些高效电池(如SE电池)也主要是改进发射极来提高效率。有研究表明P-N结对电 池效率的影响最大。在现有热扩散工艺下，P-N结的形成质量主要受扩散温度、时间、磷源浓 度等因素的影响。当这些因素之间的关系达到最优值，才能够提供良好的电性能参数。因 此，在常规工艺的基础上通过优化发射极磷杂质的分布曲线，可以在不增加成本的前提下 获得硅电池效率的提升，具有重要的意义。目前硅电池行业使用热扩散法制备P-N结，按照扩散过程中温度来看有恒温工 艺(图1)和变温工艺(图2)之分。恒温工艺指一次升高到某个温度，进行扩散。而变温工 艺主要指在扩散过程中使用不同的温度，目前主要使用低温预沉积和升温扩散的过程。但 无论是恒温工艺还是变温工艺，其都是基于一次通源。一次通源扩散过程，磷杂质在硅体内 的分布一般符合高斯分布和余误差分布。单纯的通过变化温度，浓度或者时间都很难改变 其在硅片内部的掺杂曲线，优化程度有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多晶硅太阳能电池发射极制备方法，采用多次通源扩散 来达到改善其杂质分布曲线；以便在现有生产线条件下，提高多晶硅太阳能电池的效率。本专利技术实现上述目的所采取的技术方案是，一种制备多晶硅太阳能电池发射极的 扩散方法，包括至少两次有源扩散。作为一种优选，所述的扩散方法包括两次有源扩散，第二次扩散相对第一次扩散 温度高 10-60°C，升温速率为 0. 670C /min-12°C /min。作为进一步的优选，所述的扩散方法包括两次有源扩散，步骤如下⑴预氧化在800-840°C对硅片表面进行预氧化处理，控制时间为5-15min，氧气比例 以体积百分计为3%-25% ；⑵一次扩散在800-840°C，使用液态POCl3磷源，通入大N、氧气和小N的混合气体， 对硅片进行第一次有源扩散，控制时间为10-30min，小N比例以体积百分计为5%-15% ；⑶升温并一次杂质再分布在不通源且在氧气保护下，将温度升高到850-90(TC，进 行第一次杂质的再分布，控制时间为5-15min，氧气比例以体积百分计为3%_25% ；⑷二次扩散在850-900°C，使用液态POCl3磷源，通入大N、氧气和小N的混合气体， 对硅片进行第二次有源扩散，控制时间为10-30min，小N比例以体积百分计为5%_15% ；(5)二次杂质再分布在850-90(TC、不通源且在氧气保护下，进行第二次杂质再分布， 控制时间为0-15min，氧气比例以体积百分计为3%_25% ；(6)冷却在氧气保护下降温冷却，控制氧气比例以体积百分计为3%-25%，然后取出硅片；所述的大N为用于稀释和推进混合气体，使得混合气体快速充满炉管的大宗队，所述的 小N为用于携带POCl3进入炉管的小宗N2。作为一种优选，所述的扩散方法包括三次有源扩散，第二次扩散温度相对第一次 扩散温度高10-40°C，升温速率为0. 670C /min-8°C /min ；第三次扩散温度相对第二次扩散 温度高 10-40°C，升温速率为 0. 670C /min-8°C /min。作为进一步的优选，所述的扩散方法包括三次有源扩散，步骤如下⑴预氧化在800-830°C对硅片表面进行预氧化处理，控制时间为5-15min，氧气比例 以体积百分计为3%-25% ；⑵一次扩散在800-830°C，使用液态POCl3磷源，通入大N、氧气和小N的混合气体， 对硅片进行第一次有源扩散，控制时间为10-30min，小N比例以体积百分计为5%_15% ；⑶升温并一次杂质再分布在不通源且在氧气保护下，将温度升高到840-87(TC，进 行第一次杂质的再分布，控制时间为5-15min，氧气比例以体积百分计为3%_25% ；⑷二次扩散在840-870°C，使用液态POCl3磷源，通入大N、氧气和小N的混合气体， 对硅片进行第二次有源扩散，控制时间为10-30min，小N比例以体积百分计为5%_15% ；(5)升温并二次杂质再分布在不通源且在氧气保护下，将温度升高到880-910°C，进 行第二次杂质的再分布，控制时间为5-15min，氧气比例以体积百分计为3%_25% ；(6)三次扩散在880-910°C，使用液态POCl3磷源，通入大N、氧气和小N的混合气体， 对硅片进行第二次有源扩散，控制时间为10-30min，小N比例以体积百分计为5%_15% ；(7)三次杂质再分布在880-91(TC、不通源且在氧气保护下，进行第三次杂质再分布， 控制时间为0-15min，氧气比例以体积百分计为3%_25% ；(8)冷却在氧气保护下降温冷却，控制氧气比例以体积百分计为3%-25%，然后取出硅片；所述的大N为用于稀释和推进混合气体，使得混合气体快速充满炉管的大宗队，所述的 小N为用于携带POCl3进入炉管的小宗N2。目前根据P-N结掺杂的类型，有均勻掺杂和非均勻掺杂两种类型。对于均勻掺杂 的P-N结晶体硅电池，由于异型载流子的扩散，只在P区和N区的界面处形成很小的线度的 耗尽层内部存在电场，其他区域电场强度为零。当光入射到电池内部时，只有在耗尽层及其 附近的光生电子-空穴对受电场力的驱使是电极所收集形成光生电流，其他区域因没有电 场的存在，光生-电子空穴对不能被有效的分离，复合率较大，因此这部分光生载流子不能 够有效的产生光生电流，如果在N区和P区进行有效的梯度掺杂，由于同型区域内载流子的 扩散，在无光照平衡条件下形成一定的电荷分布，从而产生电场，最大限度的收集各处的光生载流子，以增大闭路电流提高效率。本专利技术通过多步扩散的程序，利用温度作为梯度掺杂的条件，相比一步扩散工艺， 在发射极内部形成更大的一个磷杂质浓度梯度。对发射极内的光生少子-空穴形成一个更 大的势垒，阻挡其向硅片表面的迁移而导致的表面复合损失，驱使其迁移到P-N结区而被 分离。由于其表面复合的减小，能够提高少子寿命，从而获得开路电压和短路电流的提高， 最终获得电池效率的提升。附图说明图1为一次扩散恒温工艺曲线示意图。图2为一次扩散变温工艺曲线示意图。图3为本专利技术一种实施方式两次扩散变温工艺曲线示意图。图4为本专利技术另一种实施方式三次扩散变温工艺曲线示意图。图5为本专利技术一种实施方式两次扩散工艺与一次扩散工艺(恒温)少子寿命对比情 况图。具体实施例方式实施例1 一种两次扩散制备多晶硅太阳能电池发射极的方法。经过清洗和制绒后的多晶156X156硅片，使用管式扩散炉进行扩散。在830°C的 温度下，首本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备多晶硅太阳能电池发射极的扩散方法，其特征在于，包括至少两次有源扩散。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤安民，梅晓东，石峰军，姜平，董艳辉，
申请(专利权)人：浙江晶科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：33